[发明专利]一种光刻工艺参数测量装置及方法

权利要求书

1.一种光刻工艺参数测量装置，其特征在于，包括：

用于承载测量标记的运动台；

光源，提供测量光；

两个测量臂，所述两个测量臂相对于所述测量标记表面法矢方向对称设置，所述两个测量臂分别包括一个光谱仪，所述光源发出的测量光经所述两个测量臂汇聚到所述测量标记上并被反射，经所述测量标记对所述两个测量臂中一个测量臂的反射光分别被另一个测量臂中的光谱仪接收，得到反射光的光谱；以及处理单元，与所述两个测量臂中的光谱仪连接，依据所述光谱仪所接收的反射光光谱中0级衍射光光谱的非对称性获取所述测量标记的套刻误差。

2.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述两个测量臂中的每一测量臂的光路中还包括用于聚光的透镜。

3.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述光源为宽光谱光源。

4.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述光源发出的测量光经光纤束传送至所述两个测量臂。

5.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述运动台至少能够绕所述测量标记表面法矢方向转动。

6.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，在所述测量光入射到所述测量臂的一侧分别设有起偏装置。

7.如权利要求6所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述测量光入射到所述起偏装置的光路中分别设有光电探测器。

8.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，在所述测量光从所述测量臂出射一侧分别设有起偏装置。

9.如权利要求1所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述运动台上设有一反射面，所述光刻工艺参数测量装置还包括一探测器，用于探测所述两个测量臂投射到所述反射面上的光斑位置。

10.如权利要求9所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述两个测量臂中的其中一个测量臂设有一微调装置，用于根据所述探测器的探测结果调整所述其中一个测量臂投射到所述反射面上的光斑位置，以使两个测量臂的光斑位置重合。

11.如权利要求10所述的光刻工艺参数测量装置，其特征在于，所述微调装置为光束偏转版。

12.一种光刻工艺参数测量方法，其特征在于，采用如权利要求1～11中任意一项所述的光刻工艺参数测量装置，包括:

测量第一个方向上一定方位角范围内测量标记反射光的光谱R₁(θ，φ，ε)；

测量第二个方向上一定方位角范围内测量标记反射光的光谱R₂(θ，φ+180,ε)，所述第一方向与所述第二方向关于所述测量标记表面法矢方向对称；

根据所述第一、第二方向上测得的反射光的光谱R₁(θ，φ，ε)、R₂(θ，φ+180,ε)在相应波长上的光强非对称性，确定所述测量标记的非对称性特征，进而计算出所述测量标记的套刻误差ε，其中，R₁、R₂分别为第一、第二方向上测得的0级衍射光衍射效率，θ为入射角，φ为方位角，ε为套刻误差。

13.如权利要求12所述的光刻工艺参数测量方法，其特征在于，利用公式：A(ε)＝R₁(θ，φ，ε)-R₂(θ，180°+φ，ε)得到0级光衍射效率非对称性A(ε)；由于在很小范围内，0级光衍射效率非对称性A(ε)随套刻误差ε的变化呈线性变化，根据公式：A(ε)＝k·ε计算出套刻误差ε，其中，A(ε)为0级光衍射效率非对称性，k为常数。

14.如权利要求12所述的光刻工艺参数测量方法，其特征在于，在测量之前将所述第一、第二个测量方向上的非对称误差进行校验，并将校验结果补偿到测量结果中。

15.如权利要求14所述的光刻工艺参数测量方法，其特征在于，采用介质均匀且无图形硅片进行所述校验。

16.如权利要求15所述的光刻工艺参数测量方法，其特征在于，两个测量臂测得的光谱R₃(θ，φ，0,λ)和R₄(θ，φ+180,0,λ)，由公式：求得测量臂非对称因子η(θ,φ，λ)，使用该非对称因子η(θ,φ，λ)采用如下公式：A(ε)＝R₁(θ，φ，ε)-R₂(θ，180°+φ，ε)·η(θ，φ，λ)对其中一个测量臂进行补偿后与另一个测量臂的测量结果计算得到0级光衍射效率非对称性A(ε)，其中，R₃、R₄分别为采用介质均匀且无图形硅片时两测量臂测得的光谱，λ为波长，η为非对称因子。